АВТООТЦЕП Российский патент 2018 года по МПК E21B47/01 

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей отрасли, в частности, устройствам для установки автономных приборов в скважине и может быть использовано при исследованиях скважинных процессов автономными приборами. Устройство предназначено для спуска автономных приборов в скважину, удержания их на заданной глубине в ближайшем муфтовом стыке насосно-компрессорных труб (далее НКТ), и подъем приборов на поверхность.

Известно управляемое прижимное устройство для скважинных приборов (а.с. СССР №1328495, Е21В 47/00, 07.08.1987), содержащее корпус, электромеханический привод, силовой шток, связанный с прижимным элементом, установленной на оси, закрепленной в корпусе, снабженное конусными шайбами, установленными на оси, при этом прижимной элемент установлен в корпусе с зазором, а отверстие в прижимном элементе под ось имеет диаметр больше диаметра оси на величину зазора между прижимным элементом и корпусом.

Недостатком аналога является наличие встроенного электропривода. В связи с этим усложняется конструкция, требуется высокая степень герметизации электропривода, требуется кабель и источник электроэнергии, что в сумме усложняет и удорожает производство, а также эксплуатацию прижимного устройства.

Известно также устройство для фиксации прибора в скважине (а.с. СССР №1219793 Е21В 47/00, 23.03.1986), содержащее узел центрирования с прижимными башмаками, систему тяг, втулку и муфту, между которыми установлена пружина сжатия, снабженное жестко закрепленными на муфте пластинами с шариками, при этом втулка выполнена с продольными пазами и кольцевой выточкой с конической выемкой, причем шарики размещены в продольных пазах с возможностью продольного перемещения в них и взаимодействия с кольцевой выточкой и конической выемкой.

Недостатками аналога являются: невозможность удержания устройства на стенках трубы и освобождения его без постоянной связи со штангой, на которой опускается устройства в трубу; требование сложного привода для управления устройством: перемещение и поворот штанги, наличие системы тяг для создания опоры корпусу устройства при перемещении штанги; многоэлементность и сложность конструкции устройства; значительные массогабаритные показатели и невысокая надежность устройства.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является устройство для установки приборов в скважине (патент РФ на полезную модель №56472, Е21В 47/01, 10.09.2006), содержащее корпус с наконечником в верхней части для установки и снятия устройства приводом на кабеле и с байонетным узлом в нижней части для подвески приборов под устройством, элементы для взаимодействия с муфтовым зазором трубы в скважине, закрепленные на корпусе, при этом элементы для взаимодействия с муфтовым зазором трубы выполнены в виде упругих стержней, на конце которых расположены лапы для входа в муфтовые зазоры труб, при этом на лапах сверху выполнен скос для выхода из муфтовых зазоров при подъеме устройства из скважины, а диаметр наружных кромок лап выполнен равным диаметру наибольшего диаметра дна впадин муфтовых зазоров.

Недостатками ближайшего аналога, принятого за прототип, являются отсутствие механизма удержания упругих стержней в положении, позволяющем осуществлять спуск устройства в трубу НКТ, поскольку лапы войдут в ближайший муфтовый зазор при спуске и застопорят устройство, требование электропривода на кабеле для установки и снятия устройства с муфтового зазора, усложняющего эксплуатацию устройства. Отсутствие следящей системы за муфтовыми зазорами предполагает освобождение устройства от электропривода в приблизительной по глубине труб НКТ, в результате чего устройство с присоединенным прибором будет скользить внутри труб до ближайшего нижнего муфтового зазора. При этом посадка устройства на муфтовый зазор будет происходить с ударом, что снижает надежность конструкции.

Задачами, на решение которых направлено заявляемое изобретение, являются расширение функциональных возможностей устройства за счет применение одного устройства на разные диаметры труб НКТ, выполнения функции слежения за муфтовыми зазорами, уменьшение ударных нагрузок на устройство при посадке на муфтовый зазор, уменьшение усилия подъема Автоотцепа АЦМ из труб НКТ, а также уменьшение массогабаритных показателей устройства.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности работы устройства и повышение удобства его эксплуатации.

Поставленная задачи решаются, а технический результат достигается тем, что в устройстве для установки приборов в скважине, содержащем цилиндрический корпус, снизу которого выполнено глухое резьбовое отверстие для присоединения спускаемых приборов, а на верхний конец навернут наконечник, в отличие от прототипа, в поперечных отверстиях в стенке полости наконечника свободно размещены шарики, на наконечник надет колпак, имеющий кольцевую проточку на входе во внутреннюю полость, в отверстии вдоль продольной оси корпуса подвижно размещен шток, на котором с нижнего конца выполнены проточки в виде зубьев рейки, на верхнем конце имеется кольцевая проточка, причем шток проточками в виде зубьев рейки имеет зубчатое зацепление по меньшей мере с двумя диаметрально расположенными рычагами, один конец которых выполнен в виде зубьев шестерни, а на противоположном установлены с возможностью вращения ролики, выходящие через прорези в корпусе за наружный контур корпуса, в средней части каждого рычага имеется отверстие, через которое походит ось, подвижно связывая рычаг и корпус, нижний конец штока проходит через отверстие в кнопке, которая помещена в выемке корпуса и имеет подпружиненное относительно корпуса перемещение поперек штока, причем отверстие в кнопке выполнено с одной стороны ступенчатым, в средней части штока имеется кольцевой выступ, на который упираются снизу и сверху надетые на шток пружины, которые удерживают шток в заданном положении относительно корпуса.

Конструкция предлагаемого устройства обеспечивает повышение надежности работы тем, что посадка устройства со спускаемым прибором на муфтовый зазор труб НКТ происходит в безударном режиме, вследствие чего устраняются ударные нагрузки на элементы устройства и спускаемого прибора. В заявляемом устройстве уменьшено количество функций, а с этим и количество деталей за счет того, что слежение за стыками и удержание устройства на стыке производится одними и теми же деталями. Уменьшение усилия при подъеме достигается за счет того, что рычаги снабжены роликами, снижаются рывки проволоки, на которой устройство извлекается из трубы НКТ, так как при прохождении стыков труб ролики выкатываются из стыков без зацепления за кромки труб.

Повышение удобства использования устройства достигается за счет того, что отсутствует электропривод и подводящий электроэнергию кабель, количество операций для подготовки устройства к спуску в трубу НКТ сведено к минимуму и производится вручную, без использования специально изготовленных для этой цели инструментов, приспособлений. Уменьшение габаритов и массы обеспечивается за счет выполнения предыдущего пункта.

Применение одного экземпляра устройства на разные диаметры НКТ выполняется за счет использования сменных рычагов, имеющих соответствующую длину.

Существо изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого Автоотцепа АЦМ, на фиг 2 - состояние элементов устройства при спуске, на фиг. 3 - положение устройства на стыке труб, на фиг. 4 - состояние элементов устройства при подъеме.

Автоотцеп АЦМ состоит из корпуса 1, фиг. 1, снизу которого выполнено отверстие для присоединения спускаемых приборов, а на верхний конец навернут наконечник 2, имеющий внутреннюю полость в виде продольного глухого отверстия. В поперечных отверстиях в стенке полости наконечника свободно размещены шарики 3, на наконечник надет колпак 4, имеющий внутреннюю поперечную канавку на входе во внутреннюю полость, в отверстии вдоль продольной оси корпуса подвижно размещен шток 5, на котором на нижнем конце выполнены проточки в виде зубьев рейки, на верхнем конце имеется кольцевая проточка, причем шток проточками в виде зубьев рейки имеет зубчатое зацепление меньшей мере с двумя диаметрально расположенными рычагами 6, один конец которых выполнен в виде зубьев шестерни, а на противоположном установлены с возможностью вращения ролики 7, выходящие через прорези в корпусе за наружный контур корпуса. В средней части каждого рычага имеется отверстие, через которое походит ось 8, подвижно связывая рычаг и корпус, нижний конец штока проходит через отверстие в кнопке 9, которая помещена в выемке корпуса и имеет подпружиненное относительно корпуса перемещение поперек штока за счет пружины 10, причем отверстие в кнопке выполнено с одной стороны ступенчатым. В средней части штока имеется кольцевой выступ 11, в который упирается одним концом пружина 12, вторым концом опирающаяся в проточку в корпусе, и пружина 13, вторым концом опирающаяся на внутренний уступ полости наконечника.

Автоотцеп АЦМ работает следующим образом.

Первый этап - подготовка к спуску. В глухое резьбовое отверстие в нижней части корпуса 1, фиг. 1, присоединяют спускаемый прибор (прибор не показан). Колпак 4 предварительно закрепляют на проволоке, на которой спускают устройство (проволока не показана), и надевают на наконечник 2, для чего нажимают рычаги 6 вниз. Шток 5 посредством реечной передачи поднимается вверх, сжимая пружину 13, шарики 3 перемещаются в проточку штока и позволяют колпаку полностью надеться на наконечник. Нижний конец штока поднимается и освобождает кнопку 9. Кнопка под действием пружины 10 перемещается влево до упора стенкой ступенчатого выреза в шток. Положение элементов устройства в стадии подготовки к спуску показано на фиг. 3. После надевания колпака рычаги отпускают и нажимают кнопку 9. Шток соскакивает со ступенчатого упора кнопки, пружина 13 разжимается, перемещает шток вниз, шарики выталкиваются из проточки штока и перемещаются в проточку колпака, фиксируя его от осевого перемещения. Состояние устройства перед спуском показано на фиг. 1.

Второй этап - спуск устройства в трубу. При входе в трубу рычаги проворачиваются по ходу движения, поскольку имеют в размахе габаритный размер больше, чем внутренний диаметр трубы, и ролики 7 обкатываются по внутренней поверхности трубы, прижимаясь к поверхности под действием пружины 12, фиг. 2.

Третий этап - удержание устройства в трубе. После окончания спуска и прохождения требуемого стыка труб, устройство начинают медленно поднимать вверх. Ролики рычагов попадают в муфтовый зазор труб НКТ, пружина 12 разжимается, и ролики задерживаются кромкой торца верхней трубы НКТ. По мере дальнейшего подъема устройства рычаги проворачиваются и поднимают шток вверх, сжимая пружину 13. Нижний конец штока освобождает кнопку, которая перемещается ступенчатым вырезом под шток под действием пружины 10 и блокирует перемещение штока вниз. При дальнейшем перемещении штока шарики 3 попадают в проточку штока, освобождая колпак, и колпак на проволоке поднимается наверх. Сила тяжести начинает опускать устройство вниз. После упора штока в кнопку рычаги не имеют возможности проворачиваться на осях, устройство остается подвешенным в муфтовом стыке. Поскольку устройство садится на кромку нижней трубы НКТ в стыке практически безударно вследствие малых перемещений после освобождения колпака, это уменьшает ударные нагрузки на элементы устройства и прибора. Положение устройства в муфтовом зазоре показано на фиг. 3.

Четвертый этап - подъем устройства. Ловитель (не показан) спускают на проволоке, захватывают устройство за наконечник и поднимают вверх. Рычаги проворачиваются, ролики выходят из стыка и обкатывают внутренний контур колонны труб, при этом шток синхронно перемещается вверх, сжимая пружину 13. Положение элементов устройства при подъеме показано на фиг. 4.

Итак, заявляемое изобретение позволяет расширить функциональные возможности устройства за счет применение одного экземпляра устройства на разные диаметры труб НКТ, уменьшить массогабаритные показатели, а также повысить надежность работы устройства и удобство его эксплуатации.

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей отрасли, в частности к устройствам для установки автономных приборов в скважине, и может быть использовано при исследованиях скважинных процессов. Устройство содержит цилиндрический корпус, внизу которого выполнено глухое резьбовое отверстие для спускаемых приборов, на верхний конец корпуса навернут наконечник. В поперечных отверстиях в стенке полости наконечника свободно размещены шарики, на наконечник надет колпак, имеющий кольцевую проточку на входе во внутреннюю полость, в отверстии вдоль продольной оси корпуса подвижно размещен шток, на котором с нижнего конца выполнены проточки в виде зубьев рейки, на верхнем конце имеется кольцевая проточка. Шток проточками в виде зубьев рейки имеет зубчатое зацепление по меньшей мере с двумя диаметрально расположенными рычагами, один конец которых выполнен в виде зубьев шестерни, а на противоположном установлены с возможностью вращения ролики, выходящие через прорези в корпусе за наружный контур корпуса. В средней части каждого рычага имеется отверстие, через которое проходит ось, подвижно связывая рычаг и корпус. Нижний конец штока проходит через отверстие в кнопке, которая помещена в выемке корпуса и имеет подпружиненное относительно корпуса перемещение поперек штока. Отверстие в кнопке выполнено с одной стороны ступенчатым, в средней части штока имеется кольцевой выступ, на который упираются снизу и сверху надетые на шток пружины, которые удерживают шток в заданном положении относительно корпуса. Повышается надежность работы устройства и удобство его эксплуатации. 4 ил.

Устройство для установки приборов в скважине, содержащее цилиндрический корпус, внизу которого выполнено глухое резьбовое отверстие для присоединения спускаемых приборов, а на верхний конец навернут наконечник, отличающееся тем, что в поперечных отверстиях в стенке полости наконечника свободно размещены шарики, на наконечник надет колпак, имеющий кольцевую проточку на входе во внутреннюю полость, в отверстии вдоль продольной оси корпуса подвижно размещен шток, на котором с нижнего конца выполнены проточки в виде зубьев рейки, на верхнем конце имеется кольцевая проточка, причем шток проточками в виде зубьев рейки имеет зубчатое зацепление по меньшей мере с двумя диаметрально расположенными рычагами, один конец которых выполнен в виде зубьев шестерни, а на противоположном установлены с возможностью вращения ролики, выходящие через прорези в корпусе за наружный диаметр корпуса, в средней части каждого рычага имеется отверстие, через которое походит ось, подвижно связывая рычаг и корпус, нижний конец штока проходит через отверстие в кнопке, которая помещена в выемке корпуса и имеет подпружиненное относительно корпуса перемещение поперек штока, причем отверстие в кнопке выполнено с одной стороны ступенчатым, в средней части штока имеется кольцевой выступ, на который упираются снизу и сверху надетые на шток пружины, которые удерживают шток в заданном положении относительно корпуса.